Revista >> Iulie - August 2015 [Nr. 177] >> Cercetare & Invatamant superior

O nouă infrastructură de cercetare și inovare pentru bioeconomie

Dr. Florin Oancea, director stiintific INCDCP - ICECHIM

24 August 2015

Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie și Petrochimie – ICECHIM finalizează zilele acestea o nouă infrastructură de cercetare și dezvoltare pentru bioeconomie. Infrastructura, realizată prin proiectul POS.CCE „Dezvoltarea infrastructurii existente la INCDCP-ICECHIM pentru creşterea competitivității activităţii de cercetare, dezvoltare tehnologică şi inovare în domeniul agro-bio-economiei - AGRI-FLUX, ID1938 / cod SMIS 48695 / nr.645/18.03.2014”, este prima de acest fel din România. Proiectul a fost co-finanţat prin Fondul European de Dezvoltare Regională, în baza contractului de finanţare încheiat cu Ministerul Educaţiei Naţionale (MEN) în calitate de Organism Intermediar (OI). Valoarea totală a proiectului a fost de 13.500.819 lei, din care asistenţa financiară nerambursabilă este de 13.500.819 lei.

Bioeconomia este un domeniu major în cadrul strategiei care trebuie să îi permită Uniunii Europene (UE) să atingă o creştere: inteligentă, prin dezvoltarea cunoştinţelor şi a inovării; durabilă, bazată pe o economie mai ecologică, mai eficientă în gestionarea resurselor şi mai competitivă; favorabilă incluziunii, vizând consolidarea ocupării forţei de muncă, a coeziunii sociale şi teritoriale. Bio-economia este acel tip de economie care produce şi prelucrează resurse biologice, din (agro)ecosisteme terestre şi acvatice, şi include agricultura, silvicultura, pescuitul, acvacultura, industria alimentară, industria celulozei şi a hârtiei, precum și o parte a industriei chimice, biotehnologice și energetice. Pentru România bioeconomia reprezintă un domeniu de specializare inteligentă, care va permite o valorificare optimă a semnificativului potențial de producere bioresurse.

Infrastructura de cercetare realizată prin proiectul Agri-flux a fost concepută cu un dublu scop, atât pentru dezvoltarea de mijloace pentru intensificarea durabilă a producerii resurselor biologice, cât şi pentru valorificarea inteligentă a bio-resurselor.

Fiind astfel concepută, infrastructura realizată răspunde atât cerințelor Inițiative Comune pentru Industrii (JU BBI), un parteneriat instituțional public (Comisia Europeană) – privat (un consorțiu de reprezentanți ai industriei care procesează bioresurse) care finanțează proiecte de cercetare ș inovare, cât şi obiectivelor Parteneriatul European pentru Inovare (PEI) „Productivitatea și durabilitatea agriculturii”. Obiectivul major al acestui PEI este de a asigura durabil securitatea alimentară şi suportul pentru bio-industriile care produc bio-produse, în contextul schimbărilor climatice, şi fără a renunţa la serviciile de mediu ale (agro)ecosistemelor. Mijloacele inovative alternative la produsele agrochimice utilizate în prezent sunt strict necesare pentru atingerea unui astfel de obiectiv. Infrastructura propusă permite dezvoltarea unor astfel de mijloace prin valorificarea inteligentă a bioresurselor şi se adresează deci concomitent celor două Iniţiative Comune / Parteneriate instituţionale rezultate din implementarea primului pilon al Strategiei UE pentru bio-economie – fig. 1. O astfel de infrastructură este una dintre primele infrastructuri de acest fel existente la nivel european, în care se regăseşte această dublă adresabilitate pentru iniţiativele comune de sinergizare a instrumentelor de finanţare.

INCDCP- ICECHIM a avut preocupări constante referitoare la prelucrarea avansată a resurselor regenerabile produse de sistemele biologice, pentru obţinerea de bioproduse cu valoare adăugată mare. Au fost dezvoltate tehnologii originale pentru realizarea din bioresurse de: bioplastice şi biomateriale „intelegente”, suplimente nutritive, noi aditivi furajeri, biocombustibili, eco-solvenţi, inputuri inovative pentru tehnologiile agricole, alternative la actualele produse agrochimice. Prin noua infrastructură, care include următoarele laboratoare:
• Laborator de (micro)(bio)chimie în flux - sistem modular de (bio)chimie în flux cu mini/micro-reactoare;
• Laborator de condiţionare a bio-produselor – nano-atomizor, uscător / granulator în pat fluidizat, porozimetru BET, granulator / densificator de tip presă pentru peleţi;
• Laborator de caracterizare avansată a bio-produselor – crio-microscopic electronic cu versatilitate ridicată, permiţând atât caracterizarea materialelor, cât şi a sistemelor biologice, difractometru de raze X de înaltă rezoluţie cu dispozitiv ultra-SAXS/WAXS pentru caracterizarea bio-produselor şi a intermediarilor din procesarea bioresurselor.

INCDCP-ICECHIM va realiza servicii noi / îmbunătățite de cercetare și inovare.

Echipamente unicat, aplicaţii multiple
Echipamentul de procesare (bio)chimică în (bio)reactoare microfluidice este primul de acest fel din România și are multiple aplicaţii, de la descompunerea biomasei şi procesarea componentelor de bază pentru obţinerea de bioproduse (prin procedee chimice, biochimice /catalizate enzimatic şi/sau microbiologice), până la sinteza de nanoparticule şi micro-încapsulări de celule. Necesitatea integrării într-o infrastructură destinată concomitent sectoarelor de producere şi prelucrare a bioresurselor, şi care include ca echipament lider un sistem de microfluidică, determină caracteristici specifice, care conferă unicitate şi celorlalte echipamente achiziţionate. Astfel, nano-atomizorul include dispozitive de atomizare piezolectrice şi camere electrostatice de reţinere, pentru a putea fi uscate şi bio-nano-produse (pentru diferite aplicaţii, de la agricultură la materiale pentru vehicule de transport şi centrale eoliene). Uscătorul / granulatorul în pat fluidizat include un kit care permite prelucrarea a unor cantităţi mici de bio-produse (până în 2,5 g), permiţând o intensificare şi o eficientizare a activităţilor de optimizare a bioproceselor. Presa de peletizare permite dezvoltarea unor tehnologii de prelucrare avansată pentru creşterea eco-eficienţei diferitelor materiale utilizabile ca inputuri în tehnologiile agricole (ca de ex. compostul supresiv sau materialul vegetal cu efect biofumigant, care prin peletizare devin mai uşor de transportat şi aplicat).

Echipamentele pentru caracterizarea avansată a bio-produselor, a proceselor care duc la obţinerea bio-produselor şi/sau a acţiunii acestora asupra organismelor-ţintă (crio-microscop electronic de transmisie/ crio-TEM şi difractometru de raze X) au caracteristici distincte faţă de cele de acelaşi tip care există în România, datorită destinaţiei lor pentru activităţile de cercetare și inovare din domeniul bio-economiei. Microscoapele electronice care există în România sunt fie destinate studierii materialelor (accentul fiind pus pe înalta rezoluţie necesară studierii proprietăţilor materialelor), fie destinate sistemelor biologice (accentul fiind pus pe studierea structurilor celulare specifice organismelor vii). Crio-TEM-ul propus pentru a fi achiziţionat este destinat studierii bioproduselor (şi în special a structurilor „inteligente”, care răspund selectiv la factori de mediu specifici, pentru a elibera dirijat ingredientele active) şi nu are accentul pus pe rezoluţie, ci pe vizualizarea tridimensională a componentelor bio-produselor la nivel supramolecular. Difractometru de raze X este de asemenea specializat pentru bio-produse, permiţând investigarea sincotronă SAXS/WAXS (SAXS, small-angle X-ray scattering – împrăştierea de unghi mic a razelor X; WAXS, Wide-angle X-ray scattering, împrăştierea de unghi mare a razelor X), care de ex. permite diferenţierea porţiunilor de biomasă cu aspect 2-D diferit, apărute după pre-tratamentului biomasei.

Fundament pentru accelerarea proceselor de transfer de tehnologii optimizate
Infrastructura Agriflux va permite și utilizarea tehnologiei de experimentare de înalt randament. Această abordare implică experimente programate, cu varierea concomitentă a mai multor parametri experimentali, specifici proceselor/produselor solicitate de întreprinderi și/sau a efectuării în paralel a (bio)testelor necesare pentru optimizarea soluțiilor tehnologice necesare întreprinderilor pentru procesarea co/sub-produselor sau pentru formularea (bio)produselor. Acest tip de servicii de cercetare și inovare se caracterizează printr-o serie de avantaje, dintre care cel mai important este cel al accelerării proceselor de transfer de tehnologii optimizate pentru ridicarea la scară, datorită unui timp mai redus de experimentare.